Однокристальные микро–ЭВМ. Общие сведения

Однокристальной микро–ЭВМ называют БИС, в полупроводниковом кристалле которой целиком реализована законченная микропроцессорная система с центральным процессором, памятью, портами ввода–вывода и другими периферийными устройствами. Широко используются множество серий однокристальных микро–ЭВМ.

Бурное развитие науки и техники в последние годы позволяет осваивать в промышленном масштабе все больше и больше новых радиоэлектронных компонентов, а именно различных устройств цифровой обработки сигналов. К таким устройствам относятся и однокристальные микро-ЭВМ. Массовость производства этих устройств привело к существенному снижению их стоимости, что является одним из преимуществ данного класса устройств. Основным преимуществом ОМЭВМ является их универсальность, т.е. возможность их применение практически во всех классах устройств. Причем устройства на их основе являются гибкими. Достаточно изменить рабочую программу для изменения параметров и характеристик устройства или получить в принципе новое устройство. Основной архитектурной особенностью однокристальных микро–ЭВМ является использование раздельной памяти программ (ПЗУ) и данных (ОЗУ). Такое разделение позволяет упростить выполнение большинства команд и повысить быстродействие микро–ЭВМ.

В настоящее время выпускается ряд серий однокристальных микро-ЭВМ, предназначенных для использования в бытовой радиоэлектронной аппаратуре. Применение однокристальных микро-ЭВМ, реализующих на одной БИС функции ввода-вывода, хранения и обработки данных, позволяет достигать максимальной простоты и дешевизны систем управления.

Однокристальные микро–ЭВМ выпускается обычно в нескольких вариантах:

1. без ПЗУ. Этот вариант предназначен для макетирования микропроцессорных систем разработчиками;

2. с масочным ПЗУ. Этот вариант обеспечивает массовый выпуск каких–либо типовых микропроцессорных устройств;

3. с однократно программируемым ПЗУ Предназначены для комплектации малых серий микропроцессорных устройств, для которых невыгоден выпуск микро–ЭВМ с масочными ПЗУ;

4. с перепрограммируемыми ПЗУ со стиранием информации как ультрафиолетовым облучением, так и электрическим сигналом. Используется при макетировании и как альтернатива варианту 3.

При использовании контроллеров разработчик избавляется от необходимости разработки процессорной части устройства и может уделить больше внимания программному обеспечению, схемам сопряжения контроллера с датчиками, исполнительными механизмами объекта управления. При этом значительно снижаются затраты на разработку и изготовление плат, как следствие, увеличивается скорость выполнения разработки.

Многие известные зарубежные фирмы разработали и выпускают целые серии однокристальных микроконтроллеров и микро-ЭВМ. Эти ОМК отличаются друг от друга системой команд, разрядностью архитектуры, быстродействием, структурным составом, областью применения. Несмотря на эти обстоятельства, с точки зрения пользователя, между ОМК, микро-ЭВМ разных производителей значительно меньше различий, чем сходства. Приведем характеристики некоторых серий микро-ЭВМ, применяемых в бытовой, медицинской, связной и другой радиоэлектронной аппаратуре

Однокристальные четырехразрядные микро-ЭВМ серии КР1820 предназначены для решения ограниченных по сложности и производительности задач управления, формирования и обработки сигналов.

Простейшим примером восьмиразрядной однокристальной микро–ЭВМ является микросхема INTEL 8748 (отечественный аналог КР1816ВЕ48). Построение этой микро–ЭВМ иллюстрирует рисунке

На одном кристалле здесь реализована восьмиразрядная микропроцессорная система с тактовой частотой 2МГц. Кроме обычных элементов микропроцессора (аккумулятор, АЛУ, регистр адреса РА, счетчик команд СК и так далее) схема содержит перепрограммируемое ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием емкостью 1К, ОЗУ емкостью 64 байта, три восьмиразрядных порта ввода–вывода и счетчик/таймер.

Для работы микросхемы необходим внешний кварцевый резонатор, подключаемый к выводам Х1 Х2 устройства управления.

Рис..Архитектура однокристальной микро-ЭВМ

На это же устройство поступают как типовые внешние сигналы сброса и запроса прерывания , так и сигналы внешних программно проверяемых флагов Т1 и Т0. Разрядность счетчика команд позволяет адресовать 4К ПЗУ. Недостающий объем ПЗУ может быть дополнен внешней микросхемой. К микро–ЭВМ может быть также подключено внешнее ОЗУ емкостью до 256 байт. Для сопряжения внешних кристаллов памяти с микро–ЭВМ устройство управления имеет ряд дополнительных, не показанных на схеме выводов. Регистр состояния программы (PSW) предназначен для хранения данных о состоянии микро-ЭВМ.

Ультразвуковой эхоофтальмометр на базе однокристальной микроэвм KP1816BE48. расширенными функциональными возможностями: автоматическое измерение размеров роговицы, передней камеры, хрусталика и оси глаза с одновременным отображением в режиме «стоп-кадр» двух эхограмм правого и левого глаза. Встраивание в прибор однокристальной микроЭВМ позволило автоматизировать диагностику, повысить точность измерений за счет статистической обработки результатов и расчета размеров с учетом скорости распространения ультразвука в каждой структуре глаза*

Восьмиразрядные высокопроизводительные однокристальные микроЭВМ семейства МК51 выполнены по высококачественной n-МОП технологии (серия 1816) и КМОП-технологии серия 1830.

Микро-ЭВМ серии PD-75х фирмы NEC представляют собой однокристальные 4-х разрядные микро-ЭВМ с различными емкостями программ и данных. Микро-ЭВМ управляют данными в 1/4/8 битовом формате и имеют разнообразные порты ввода/вывода, которые могут функционировать при различных напряжениях питания и токах нагрузки (например, для прямого управления светодиодными индикаторами и подключения клавиатуры). Эти микро-ЭВМ применяются в схемах управления видеомагнитофонов, видеокамер, CD-проигрыва-телей, радиоприемных устройств, копировальных аппаратов, телефонных аппаратов, электронных кассовых аппаратов, медицинской технике и в других случаях.

Микро-ЭВМ серии LC6xxx фирмы SANYO представляют собой однокристальные 4-х разрядные микро-ЭВМ с высокопроизводительным ядром. Часть выводов микро-ЭВМ могут прямо управлять вакуумными люминесцентными индикаторами и светодиодами. Микро-ЭВМ применяется в схемах управления и индикации музыкальных центров, усилителей, видеомагнитофонов, телефонов, автоответчиков.

Микро-ЭВМ серии 68HCxx фирмы MOTOROLA относятся к 8 разрядным однокристальным микро-ЭВМ с различной емкостью памяти программ и данных. Серия микро-ЭВМ находит применение в устройствах управления компьютерными мониторами, средствах беспроводной связи, устройствах сбора информации, телефонии и автомобильной электронике.

Микро-ЭВМ серии AT89 фирмы ATMEL представляют собой 8 разрядные однокристальные микро-ЭВМ с различными емкостями внутренних ПЗУ команд, ОЗУ данных, типами запоминающих устройств, различной тактовой частотой. Микро-ЭВМ находят применение в качестве встроенных управляющих микроконтроллеров в промышленной и бытовой аппаратуре.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: